«Труды Российского государственного университета нефти и газа имени И.М. Губкина»

Перспективы применения целлюлозных композитов с электропроводящими наполнителями для атмосферного сбора воды

УДК: 544.018.2
DOI: -

Авторы:

¹ Российский государственный университет нефти и газа (национальный исследовательский университет) имени И.М. Губкина, Москва, Российская Федерация

Ключевые слова: сбор атмосферной воды, гибридный материал, микрофибриллярная целлюлоза, полистирол, электропроводящий полимер, ПАНИ

Аннотация:

Сбор атмосферной воды является одним из наиболее эффективных, экономичных и перспективных методов восполнения ее дефицита. Атмосферный воздух содержит около 13·1015 л воды в виде пара, что намного превышает потребности в чистой воде как засушливых регионов, так и областей с высокой влажностью. Композитные материалы (КМ) на основе целлюлозы способны поглощать, сохранять и десорбировать влагу, что делает их перспективными для применения в устройствах по получению влаги из воздуха. Интенсификация процесса десорбции может быть достигнута путем резистивного нагрева КМ. Сами КМ на основе целлюлозы обладают низкой электропроводностью, что делает невозможным резистивный нагрев при использовании тока малой мощности в автономных устройствах. В статье получены КМ на основе модифицированной микрофибриллярной целлюлозы с добавлением полианилина (ПАНИ) и углеродных компонентов и исследованы их электропроводящие и фототермические свойства. Полученные КМ способны поглощать световое излучение и аккумулировать его на поверхности, сохраняя гидрофильные свойства исходной матрицы для применения в системах по извлечению воды из атмосферного воздуха. Электропроводность способствует увеличению производительности всей системы за счет резистивного нагрева поверхности.

Список литературы:

1. El-Ghonemy A. RETRACTED: Fresh water production from/by atmospheric air for arid regions, using solar energy // Renewable and Sustainable Energy Reviews. – 2012. – Т. 16, № 8. – P. 6384–6422.
2. Ehtisham M., Saeed-Ul-Hassan M., Poater A. A comprehensive review of approaches, systems, and materials used in adsorption-based atmospheric water harvesting // Science of The Total Environment. – 2025. – Т. 958. – P. 177885.
3. Биосорбция лития из водных источников / Н. Репина, В. Винокуров, Д. Репин [и др.] // Труды Российского государственного университета нефти и газа имени И.М. Губкина. – 2025. – Т. 2, № 319. – С. 137–147.
4. Использование композитов на основе микро- и наноцеллюлозы как альтернативы углеводородным пластикам / М. Ракитина, В. Дубинич, А. Крайнов [и др.] // Труды Российского государственного университета нефти и газа имени И.М. Губкина. – 2023. – Т. 1, № 310. – С. 162–179.
5. Yahyazadeh A., Nanda S., Dalai A.K. Carbon nanotubes: A review of synthesis methods and applications // Reactions. – 2024. – Т. 5, № 3. – P. 429–451.
6. Menzel V.C., Tudela I. Additive manufacturing of polyaniline-based materials: an opportunity for new designs and applications in energy and biotechnology // Current Opinion in Chemical Engineering. – 2022. – Т. 35. – P. 100742.
7. Cellulose-Based Composite Materials for Fresh Water Extraction from Atmospheric Air / D. Repin, M. Gablina, N. Repina [et al.] // Polymers. – 2025. – Т. 1, № 3. – P. 328.
8. Effect of polyaniline-doped trifluoromethane sulfonic acid nanofiber composite film thickness on electrode for methanol oxidation / H. Gharibi, K. Kakaei, M. Zhiani, M.M. Taghiabadi // International journal of hydrogen energy. – 2011. – Т. 36, № 20. – P. 13301–13309.
9. Polyaniline films as electrochemical-proton pump for acidification of thin layer samples / A. Wiorek, M. Cuartero, R. De Marco, G.A. Crespo // Analytical Chemistry. – 2019. – Т. 91, № 23. – P. 14951–14959.
10. Fares A., Naar N., Lamouri S. Synthesis and Characterization of Schottky Diodes from Polyaniline Doped with Trifluoroacetic Acid // Polymer Science, Series B. – 2021. – Т. 63. – P. 502–513.
11. Features of the electronic structure and chemical bonds of polyaniline-based composites obtained by acid-free synthesis / V.A. Shmatko, T.N. Myasoedova, T.A. Mikhailova, G.E. Yalovega // Condensed Matter and Interphases. – 2019. – Т. 21, № 4. – P. 569–578.
12. Large-scale synthesis of porous NiCo2O4 and rGO–NiCo2O4 hollow-spheres with superior electrochemical performance as a faradaic electrode / A. Mondal, S. Maiti, S. Mahanty, A.B. Panda // Journal of Materials Chemistry A. – 2017. – Т. 5, № 32. – P. 16854–16864.